NỘI DUNG
Đây là một insight mà rất nhiều người làm trong mảng bào chế mỹ phẩm truyền tai nhau rằng: Thà dùng alpha arbutin, chứ nhất quyết không dùng dạng beta đâu, dù rằng là dạng alpha nó lại đắt hơn so với dạng beta!
Tuy nhiên khi hỏi tại sao, thì chẳng mấy ai trả lời được dưới góc nhìn hóa học, cùng lắm thì Phong cũng chỉ nhận được 1 câu trả lời như kiểu “tại vì dạng alpha nó có hoạt tính hơn dạng beta”.
Vậy tận cùng của lý do này là nằm ở đâu? Tại sao sự khác biệt cấu trúc giữa 2 loại như vậy lại khiến cho alpha arbutin được ưa chuộng hơn?
Để trả lời cho câu hỏi này, Phong sẽ đi phân tích mối tương quan giữa cấu trúc và hoạt tính sinh học của alpha-arbutin và beta-arbutin.
Về cơ bản, alpha-arbutin (α-arbutin) và beta-arbutin (β-arbutin) đều là các dẫn xuất glycosyl hóa của hydroquinone, được sử dụng phổ biến trong mỹ phẩm làm sáng da.
Dù có cấu trúc hóa học gần giống nhau, nhưng hai đồng phân này lại thể hiện sự khác biệt rõ rệt về hoạt tính sinh học, đặc biệt là trong tương tác với enzym tyrosinase – enzyme trung tâm trong quá trình tổng hợp melanin.
Điểm khác biệt cốt lõi giữa α-arbutin và β-arbutin nằm ở cách mà phân tử glucose và nhân hydroquinone liên kết. Theo như hình:
- α-arbutin là loại phân tử mà có hydroquinone liên kết với nhóm -OH của đường nằm ở vị trí trục (tức là theo phương dọc)
- β-arbutin là loại phân tử mà có hydroquinone liên kết với nhóm -OH của đường nằm ở vị trí xích đạo (tức là theo phương ngang)
Chính sự thay đổi nhỏ này về định hướng không gian sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tiếp cận của nhóm phenol đến trung tâm xúc tác chứa đồng (Cu²⁺) trong enzyme tyrosinase, từ đó dẫn đến sự khác biệt về hoạt tính sinh học.
Một điểm khá thú vị đó là mặc dù β-arbutin được nhiều nghiên cứu công nhận là nó có khả năng gắn kết với enzyme tyrosinase mạnh hơn, nhưng tốc độ phản ứng sau khi gắn thì chậm hơn so với α-arbutin.
Ngược lại, α-arbutin tuy có khả năng liên kết với enzyme tyrosinase yếu hơn nhưng lại phản ứng nhanh hơn khi đã nằm trong vùng hoạt động của enzyme.Lý do cho sự khác biệt này đến từ cách hai phân tử tiếp cận vùng phản ứng của enzyme.
Theo mô phỏng cấu trúc 3 chiều giữa arbutin và enzyme (mô hình docking phân tử): cấu trúc liên kết của α-arbutin khiến nhóm hydroquinone nằm gần hơn với tâm phản ứng chứa cặp ion đồng – peroxide, giúp quá trình hydroxyl hóa α-arbutin diễn ra thuận lợi hơn.
Trong khi đó, ở β-arbutin, định hướng không gian khiến nhóm phenol lệch xa tâm phản ứng hơn, làm giảm hiệu suất phản ứng dù liên kết có phần bền hơn.
Nói cách khác, α-arbutin tuy “tiếp cận” enzyme tyrosinase khó hơn nhưng lại có khả năng hoạt động nhanh chóng hơn khi đã vào đúng vị trí, còn β-arbutin thì gắn nhanh nhưng phản ứng lại chậm.
Chính sự khác biệt này khiến α-arbutin có khả năng phát huy hiệu quả làm sáng da trong các ứng dụng thực tế.
Nhìn chung, dù α-arbutin và β-arbutin chỉ khác nhau ở định hướng không gian của liên kết glycosid – một chi tiết tưởng chừng nhỏ bé – nhưng chính sự khác biệt ấy lại tạo nên khoảng cách lớn về hiệu quả ứng dụng.
Với khả năng tiếp cận gần hơn đến trung tâm phản ứng của enzym tyrosinase, α-arbutin cho thấy tốc độ phản ứng nhanh và hiệu quả ức chế quá trình hình thành melanin vượt trội hơn, dù khả năng gắn kết ban đầu không mạnh bằng β-arbutin.
Đây cũng là lý do tại sao trong giới bào chế, người ta sẵn sàng lựa chọn α-arbutin dù giá thành cao hơn – bởi cuối cùng, điều quan trọng nhất vẫn là hiệu quả sinh học thực tế khi hoạt chất được đưa lên da.
Sự tinh tế trong cấu trúc không gian đã chứng minh rằng, đôi khi chỉ một khác biệt nhỏ về hóa học cũng có thể dẫn đến một lựa chọn lớn về công nghệ và chất lượng sản phẩm.
Discussion